核聚变电源行业:核聚变装置的动脉系统 受益于核聚变加速浪潮

2025-06-17 07:35:03 和讯  广发证券陈子坤/纪成炜/李天帅
  电源系统是托卡马克装置的核心设备之一。核聚变电源系统主要任务是:(1)提供能量;(2)产生磁场;(3)供电与保护。电源系统主要组成包括:稳态和脉冲高压变电站、磁体电源系统、辅助加热系统、电网。电源系统也是托卡马克装置的重要成本项。在ITER 实验堆阶段:
  加热系统与电流驱动等电源系统成本占比7%。在DEMO 示范堆阶段,加热系统与电流驱动等电源系统成本占比8%。
  磁体电源系统:产生核聚变磁场的核心装置。磁体电源系统包括400kV的高压变电站、磁体变流电源(AC/DC 变流器)、无功补偿、直流开关网络、泄放回路以及其控制系统等。其中,变流器电源系统是核聚变装置实现成功且安全磁约束聚变反应的关键;脉冲高压变电站主要实现电力传输功能;无功补偿和滤波系统是稳定电网电压的必要装置,目前主要以SVC 和调谐滤波器共同组成。。
  辅助加热电源系统:实现核聚变反应所需温度的必要装置。为了实现聚变点火、维持等离子体的自持燃烧,等离子体温度必须达到10 keV以上。因此,必须采用辅助加热手段对等离子体进行进一步加热。目前常见的辅助加热手段有射频加热与中性束注入加热。其中,射频加热根据共振频率及主要作用对象的不同分为:离子回旋共振加热(ICRH)、低混杂波共振加热(LHRH)、电子回旋共振加热(ECRH);中性束注入加热(Neutral Beam Injection Heating,NBIH)是辅助加热手段中效率最高的一种。高压电源是辅助加热系统的核心部件和技术难点之一,其性能与辅助加热系统的性能密切相关。基于PSM 技术的高压电源结构简单,效率高,电压调整范围宽、精度高,输出电压纹波小,便于容量升级,是当前国内外辅助加热高压电源的主流方案。
  储能系统:解决核聚变有功功率补偿的较优方案。增加电网容量、加装脉冲发电机以及加装储能原件是解决当前有功功率补偿的常用方案。然而,增加电网容量不具备经济性,加装脉冲发电机发电时间短、维护成本高,而储能技术在解决功率冲击问题上的优势明显。聚变冲击补偿需求兼具能量型和功率型储能特征,锂离子电容器作为混合电容方案,可以将锂离子电池的高能量与双电层电容器的高功率密度相结合,或将成为核聚变储能较优方案。
  投资建议:电源系统为核聚变中较为重要的部分,价值量占比较高,技术要求亦较高,建议关注相关公司包括四创电子、旭光电子、爱科赛博、弘讯科技、王子新材、英杰电气。
  风险提示。核聚变技术进展不及预期、核聚变技术路线不确定、政策支持力度不及预期、国内外合作不稳定。
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(责任编辑:刘静 HZ010)

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